本发明专利技术涉及一种磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法与应用，属于纳米复合材料与环境修复领域。本发明专利技术将制备的磁性氧化铁纳米粒子加入磷钼酸铵多面体晶体的自组装合成过程，并对材料进行表面改性，最终合成了磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料。制备得到的复合材料中磁性氧化铁纳米颗粒均匀地镶嵌于磷钼酸铵晶体的多孔结构中，兼具磁性回收及磷钼酸铵对铯离子选择性吸附的特性，其形状差异率小、使用过程中脱落率低，在核污染处理等领域具有较好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备与应用，属于纳米复合材料与环境修复领域。技术背景核电工业的稳步发展为解决世界能源危机提供了有效的途径，但也带来了潜在的核辐射污染隐忧。一方面，核电站在日常运行过程中会产生一定的放射性核废物；另一方面，核反应堆一旦在管理环节和细微操作技术方面出现纰漏，即会发生核材料的泄漏、污染和扩散，给人类社会和生态环境带来极为严重的灾难。放射性铯是核污染的主要成分，在衰变过程中会释放出强辐射性的ß射线和r射线，即使含量很低，也会对人们的健康造成长期的严重威胁，甚至致畸、致癌、致突变。对放射性铯污染治理还在采用一般的污染处理方法，例如：1、铲土去污法；2、深翻稀释法；3、可剥离性膜法；4、植物修复法；5、电动修复法；6、溶剂萃取法等。这些方法存在着周期长，成本过高，修复不彻底，广适性差以及效率低下等诸多不足。与传统材料相比，纳米材料有着全新优良的物理/化学特性。特别是其巨大的比表面积，使其对污染物有着优异的吸附能力，而被广泛关注和期待。近年来，磁性纳米复合材料由于其可磁性回收，且能协同利用各材料组分的优点而成为一种具有广泛应用前景的新型复合材料。但现有报道中磁性纳米复合材料制备工艺所合成的复合材料存在形状不均匀，功能层材料含量低，易脱落等技术不足，致使磁性纳米复合材料仍然没有得到广泛的应用。磷钼酸铵对铷铯离子有着很好的吸附性能，吸附的原理为离子交换，但是磷钼酸铵本身为细小的结晶粉末，将其直接用于吸附操作有一定的困难，为了克服这一困难将磷酸钼铵固定载体于磷酸锆、硅胶等载体上的研究已经有报道过。中国专利申请200910021878.2供了一种海藻酸钙包埋的磷钼酸铵复合吸附剂,其先将磷钼酸铵溶于水中,形成质量百分数2～4%的磷钼酸铵悬浊液；再加入磷钼酸铵质量0.3～2倍量的海藻酸钠,搅拌使充分混合；然后将混合物滴入质量百分数3～10%的氯化钙溶液中,反应12～48小时,得到的球形产物；分离、用蒸馏水洗涤、干燥得到海藻酸钙包埋的磷钼酸铵复合吸附剂。该复合吸附剂可应用于从各种溶液体系中吸附分离、去除铷、铯离子，但包埋后使得吸附剂的吸附效率明显下降，吸附速率显著减小，严重影响着其应用。中国专利技术专利201410057889.7公开了一种聚丙烯酸钠原位生长普鲁士蓝纳米粒子复合材料及其制备方法和应用，其是由40%～90%的聚丙烯酸铁和10%～60%的普鲁士蓝制成的。所述的制备方法包括如下步骤：1）将三价铁盐溶解于去离子水和冰醋酸混合溶液中；2）加聚丙烯酸钠；3）加K4[Fe(CN)6]或Na4[Fe(CN)6]。中国专利技术专利201110380381.7提供了一种操作简单的提取铯-137的复合材料的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将溶解氧氯化锆后和磷酸溶液搅拌；(2)静置、沉淀、过滤、烘干，得到磷酸锆；(3)用硝酸溶液溶解磷钼酸铵；(4)将磷酸锆加到磷钼酸铵溶液中，搅拌；(5)静置、沉淀、过滤、洗涤，然后烘干得到无机颗粒材料；(6)用粘结剂造粒，烘干恒重，研磨、筛分即可得到复合材料。该方法操作简单，条件容易控制；该材料对Cs选择性高，解吸也容易。经检索，到目前为止四氧化三铁镶嵌磷钼酸铵多面体晶体的制备方法尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法。本专利技术将制备的磁性氧化铁纳米粒子加入磷钼酸铵多面体晶体的自组装合成过程中，并对材料进行表面改性，合成了磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料。该复合材料中磁性氧化铁纳米颗粒在制备过程中均匀地镶嵌于磷钼酸铵晶体的多孔结构中，综合了磁性回收及磷钼酸铵对铯离子选择性吸附的特性，在核污染处理等领域具有较好的应用前景。本专利技术通过下述技术方案实现上述技术目的：一种磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法，是以磁性氧化铁纳米粒子为核，利用原位生长自组装技术，将磁性氧化铁纳米粒子均匀镶嵌于磷钼酸铵多面体晶体多孔结构中而制备得到磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料。所述磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法具体包括如下步骤：（1）将超顺磁性氧化铁纳米粒子超声分散于硝酸溶液中，搅拌均匀后静置30-40min，使用去离子水洗涤磁性氧化铁纳米粒子3-4次，然后将其超声分散到去离子水中，机械搅拌条件下向其中加入钼酸铵溶液，继续搅拌10-20 min，得中间溶液1；（2）将浓硝酸缓慢加入到去离子水中，震荡摇匀后向其中加入焦磷酸钾，搅拌溶解，得中间溶液2；（3）机械搅拌条件下，将中间溶液2逐滴加入到中间溶液1中，继续搅拌0.8-1.2h后使用磁铁分离产物，使用去离子水洗涤、烘干即可得到磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料。申请人通过制备实验发现，磁性氧化铁纳米粒子粒径以及磁性氧化铁纳米粒子与焦磷酸钾的重量份数比是影响反应产物磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料形状以及脱落率的关键因素，为此申请在试验基础上对上述指标进行了优选，其中所述的磁性氧化铁纳米粒子为四氧化三铁、r-三氧化二铁中的一种。所述的磁性氧化铁纳米粒子的粒径优选为8-12 nm。所述的磁性氧化铁纳米粒子与焦磷酸钾的重量比为1:0.5-5，优选为1:2。所述步骤2）中浓硝酸与去离子水的体积比为1:4-9，进一步优选为1:7。优选地，所述磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法具体包括如下步骤：（1）将0.5g超顺磁性10nm 的磁性氧化铁纳米粒子超声分散到500 mL 2 M HNO3溶液中，搅拌均匀后静置35min，使用去离子水洗涤磁性粒子3次，然后将其超声分散到200 mL 去离子水中，机械搅拌条件下向其中加入80 mL 135.9 mM 的钼酸铵溶液，继续搅拌15 min，得到中间溶液1。（2）准确量取2.5 ml 浓硝酸，将其缓慢加入到17.5 ml 去离子水中，震荡摇匀后向其中加入1.0 g焦磷酸钾，搅拌使其溶解，得中间溶液2。（3）机械搅拌条件下控制反应温度为30-40℃，将中间溶液2逐滴加入到中间溶液1中，继续搅拌1 h后使用磁铁分离产物，使用去离子水洗涤3次，40℃ 烘干即可得到磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料。上述所述的制备方法中，所述步骤3）中逐滴加入的速度不快于50滴/分钟。本专利技术实施例6表明，磁性氧化铁纳米粒子粒径，磁性氧化铁与焦磷酸钾质量比，氧化剂硝酸的浓度，滴加速度及搅拌反应时间是影响磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料质量的重要因素。比较实施例1-实施例5所制备的磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料可以看出当磁性氧化铁与焦磷酸钾质量比为1:2，其物理性能表现更为优异。本专利技术实施例1-5所制备的磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料形状差异率脱落率低，回收率高，其与对比实施例1-对比实施例5相比具有显著性的差异，其中以实施例1所制备的复合材料的质量最为优异，为本专利技术的最佳实施例。即当磁性氧化铁纳米粒子粒径为10nm，磁性氧化铁与焦磷酸钾质量比为1:2，浓硝酸与去离子水的体积比为1:7，且滴加速度不快于50滴/分钟，搅拌时间不低于1h时，所制备得到的复合材料的形状差异率最小，回收率最高，脱落率最低。本专利技术还请求保护按照上述制备方法制备得到的磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料。本专利技术还请求保护所述磁性氧化铁/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法，其是以磁性氧化铁纳米粒子为核，利用原位生长自组装技术，将磁性氧化铁纳米粒子均匀镶嵌于磷钼酸铵多面体晶体多孔结构中而制备得到磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法，其是以磁性氧化铁纳米粒子为核，利用原位生长自组装技术，将磁性氧化铁纳米粒子均匀镶嵌于磷钼酸铵多面体晶体多孔结构中而制备得到磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料。2.根据权利要求1所述的磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法，其特征在于，其具体包括如下步骤：（1）将超顺磁性氧化铁纳米粒子超声分散于硝酸溶液中，搅拌均匀后静置30-40min，使用去离子水洗涤磁性氧化铁纳米粒子3-4次，然后将其超声分散到去离子水中，机械搅拌条件下向其中加入钼酸铵溶液，继续搅拌10-20 min，得中间溶液1；（2）将浓硝酸缓慢加入到去离子水中，震荡摇匀后向其中加入焦磷酸钾，搅拌溶解，得中间溶液2；（3）机械搅拌条件下，将中间溶液2逐滴加入到中间溶液1中，继续搅拌0.8-1.2h后使用磁铁分离产物，使用去离子水洗涤、烘干即可得到磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料。3.根据权利要求2所述的磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述的磁性氧化铁纳米粒子为四氧化三铁、r-三氧化二铁中的一种。4.根据权利要求2所述的磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述的磁性氧化铁纳米粒子的粒径为8-12 nm。5.根据权利要求2所述的磁性氧化铁/磷钼酸铵多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述的磁性氧化铁纳米粒子与焦磷酸钾的重量比为1:0.5-5，优选为1:2；所述步...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨红军，孙景宽，李永，刘学文，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。